2012届高考一轮复习课件：35实验：探究加速度与力、质量的关系.ppt

第5讲3.实验器材
打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、砝码、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、小砂桶、砂．
4．实验步骤
(1)用天平分别测出小车和小砂桶的质量M和m.
(2)按图3－5－1所示把实验器材安装好，但不把悬挂小砂桶的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)．(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动木板的位置，直到小车在斜面上运动时能保持匀速运动状态；这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡．(4)把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小砂桶，让小车紧靠打点计时器，先接通电源再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码．
(5)保持小车的质量不变，改变小砂桶内砂的质量，即改变小车的牵引力，再做几次实验．
(6)在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按“测定匀变速直线运动的加速度”实验中的方法算出每条纸带的加速度．(7)用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点在一条倾斜直线上，便证明了加速度与作用力成正比．
(8)保持砂和小砂桶的质量不变，在小车上依次加砝码(做好记录)，重复上述步骤4和步骤6，用纵坐标表示加速度，横坐标表示小车及砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点，如果这些点在一条倾斜的直线上，就证明加速度与质量成反比．5．数据处理
利用图象处理数据是一种常用的重要方法．将实验中得到的数据通过描点作出图象，可以非常直观地看出两个物理量之间的关系，也可以有效地减小实验误差，确定并排除实验中测得的一些错误数据．
在探究加速度与力的关系的实验中，以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点．如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比．一、对实验原理与操作要求的考查
问题：本实验中，有哪些注意事项？
解答：实验中需注意的事项：
(1)平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码(小砂桶和砂)的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．(2)平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘(小砂桶和砂)的总质量的条件下进行．只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．
(3)小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车．
(4)作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑．例1：在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图3－5－2所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出．(1)当M与m的大小关系满足__________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
(2)一组同学在做“加速度与质量的关系”实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地确定出加速度a与质量M的关系，应该作a与__________的图象．(3)如图3－5－3(a)为甲同学根据测量数据作出的a－F图线，说明实验存在的问题是__________．解析：(1)当M>>m时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
(2)因由实验画的a－M图象是一条曲线，难以判定它所对应的函数式，从而难以确定a与M的定量关系，所以在实验中应作a－图象而不是a－M图象来分析实验结果．
(3)图(a)甲同学根据测量数据作出的a－F图线没有过原点，图象交于F轴上一点，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，两图象的斜率不同，说明两个同学做实验时的小车及车上砝码的总质量不同．二、实验数据处理和误差分析
问题：该实验中可能存在哪些误差，怎样改进？
解答:(1)质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．(2)因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘及砝码(小砂桶和砂)的总重力代替小车受到的拉力[实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码(小砂桶和砂)的总重力]，存在系统误差．小盘及砝码(小砂桶和砂)的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码(小砂桶和砂)的总质量越小于小车的质量，误差就越小．
(3)平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上点的距离相等．例2：测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图3－5－4所示的装置，图中长木板水平固定．(1)